Воронежский научно-технический вестник 1(27) март 2019 г - ВОРОНЕЖСКИЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ...
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Воронежский научно-технический вестник № 1(27) март 2019 г.
УДК 69.07.
СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ С ДЕЛЬТА – БАЛКОЙ
Арзуманов А.А., Демченко И.С., Туковская Л.А.
ФГБОУ ВО Воронежский государственный
технический университет
E-mail: arben1@yandex.ru
Аннотация: в статье рассматривается усиление конструкций композици-
онными материалами, в частности использование балки Deltabeam – системы
перекрытий небольшой толщины, работающей как композиционная балка сов-
местно с пустотными плитами, либо с тонкими плитами – оболочками для лю-
бых многоэтажных зданий. Благодаря своей конструкции дельта – балки позво-
ляют конструировать перекрытия с очень значительными нагрузками и боль-
шой толщиной плиты. Целью исследования является интенсификация техноло-
гических процессов монолитного строительства, которая способствует сокра-
щению сроков возведения объектов и уменьшению расхода строительных ма-
териалов при сохранении несущей способности конструкций.
Ключевые слова: композиционные материалы, дельта – балка.
TEAM AND MONOLITH COVERS WITH DELTA – BEAM
Arzumanov A.A., Demchenko I.S., Tukovskaya L.A.
FSBEI HE Voronezh State Technical University
E-mail: arben1@yandex.ru
Summary: The article discusses the reinforcement of structures with compo-
site materials, in particular the use of Deltabeam beam – a system of floors of small
thickness, working as a composite beam with hollow slabs, or with thin slabs – shells
for any multi-storey buildings. Due to its design, the delta beams make it possible to
construct floors with very significant loads and a large slab thickness. The aim of the
study is the intensification of technological processes of monolithic construction,
which contributes to the reduction of construction time of objects and reduce the con-
sumption of building materials while maintaining the bearing capacity of structures.
Keywords: composite materials, delta – beam.
Инновационным достижением в области строительных технологий явля-
ется метод усиления конструкций композиционными материалами. Данный ме-
122Воронежский научно-технический вестник № 1(27) март 2019 г.
тод сейчас успешно применяется во всем мире. Композитные системы усиления
обеспечивают отличные результаты как при работе конструкций в обычных
условиях, так и при их работе в зонах сейсмической активности. Наиболее ча-
сто в качестве усиления конструкций применяется внешнее армирование с ис-
пользованием композитных материалов с углеродными волокнами. Такие тех-
нологии уже прошли успешную эксплуатацию на многих объектах и доказали
свою эффективность в самых сложных условиях.
Принцип эксплуатации композитной конструкции из стали и бетона ос-
новывается на почти полном или частичном взаимодействии между стальной
частью и бетонной частью. Стальная часть может быть выполнена из конструк-
ционной стали или листовой конструкционной стали, а бетонная часть может
быть обычным бетоном, высокопрочным бетоном или легким бетоном.
Основной тип композитной конструкции, который обычно используется в
качестве перекрытия, может рассматриваться как однопролетная свободно ле-
жащая композитная балка, на которой лежит многопустотная плита или за-
мкнутая композитная плита. Для обеспечения взаимодействия между стальной
частью и бетонной частью, чаще всего используются установочные штифты,
дюбели, сваренные по верхнему фланцу стального профиля. Соотношение ста-
ли и бетона в композитных конструкциях должно быть оптимальным. Сталь
лучше выдерживает напряжения растяжения, а бетон – напряжения смятия, так
что могут быть использованы лучшие характеристики каждой из частей. Кроме
того, почти одинаковые коэффициенты теплового расширения бетона и стали и
защитное действие бетона в отношении коррозии стали дают широкие возмож-
ности использования композитных конструкций, таких как композитные ба-
лочные конструкции. Бетон может также поддерживать тонкие стальные части
и предотвращать их коробление и стягивание. Промежуточные перекрытия из
бетонной композитной конструкции обычно образуются из стальных балок и
бетонных плит или железобетонных плит. Плиты в промежуточных перекрыти-
ях из композитных конструкций лежат или на основных балках, или на вспомо-
гательных балках. Основные балки передают нагрузку от плит на соединения с
колоннами. Промежуточные перекрытия с композитной конструкцией обычно
используются в многоэтажных коммерческих, офисных и жилых зданиях [1].
Deltabeam это полая железобетонная композитная балка, выполненная из
сваренных стальных пластин с отверстиями по бокам. Эта конструкция полно-
стью заполняется бетоном после монтажа на стройплощадке. Deltabeam работа-
123Воронежский научно-технический вестник № 1(27) март 2019 г.
ет как композиционная балка совместно с пустотными плитами, либо с тонкими
плитами – оболочками, (несъемной опалубкой) и заполняется бетоном непо-
средственно на площадке. Дельта-балка может соответствовать классу пожаро-
стойкости R120 без какой-либо дополнительной защиты от огня.
Основные преимущества: длинные пролеты; изменяемое свободное про-
странство; дополнительная высота помещения; простота и компактность уста-
новки систем вентиляции; снижение затрат на отопление и кондиционирование;
высокая степень огнестойкости.
Дельта-балка может применяться с пустотелыми плитами (рис. 1), моно-
литными перекрытиями или филигранными перекрытиями. Возможны различ-
ные варианты стыка балок с железобетонными, металлическими и композит-
ными колоннами.
Сечение балки и внутренняя продольная арматура могут быть подобран-
ны таким образом, чтобы обеспечивать класс огнестойкости перекрытия до
R180, без принятия дополнительных мер по огнезащите (к примеру, нанесение
специальных составов на поверхность балки).
Отсутствие выступающих частей и малая высота перекрытия с дельта-
балками позволяют оптимизировать вертикальное пространство здания, устра-
нить многие проблемы, связанные с прокладкой и техническим обслуживанием
коммуникаций, сэкономить материалы и значительно сократить расходы, свя-
занные с монтажом перекрытия.
Дельта-балки позволяют возводить железобетонные конструкции значи-
тельно быстрее. Небольшой вес дельта-балок по сравнению с массивными же-
лезобетонными ригелями, простота и вариантность соединения с другими эле-
ментами конструкций обеспечивают высокую скорость и качество монтажа.
Минимальное количество подпорных стоек позволяет беспрепятственно произ-
водить работы на предыдущем этаже.
Благодаря своей конструкции дельта-балки позволяют конструировать
перекрытия с очень значительными нагрузками и большой толщиной плиты.
Пролёты могут достигать 14 метров, что заметно расширяет возможности
по проектированию и организации внутреннего пространства здания. Возможно
применение для строительства консольных конструкций. Дельта-балки могут
быть изготовлены различной формы и кривизны, расширяя границы архитек-
турного проектирования.
При использовании дельта-балок на нижней поверхности перекрытия
124Воронежский научно-технический вестник № 1(27) март 2019 г.
остаётся только нижняя полка балки (толщиной не более 25 мм), что заметно
облегчает процесс устройства коммуникаций (вентиляция и дымоудаление,
электросети, водоснабжение и др.). Возможна прокладка кабелей и труб через
отверстия в боковых рёбрах балок.
Рисунок 1 – Дельта-балка с пустотными плитами и плитами-оболочками
Рисунок 2 – Deltabeam с легкими сборными бетонными элементами и заполнением на месте
Рисунок 3 – Дельта-балка Deltabeam
Диапазон применения.
Возможности несущих функций Deltabeam были рассчитаны для статиче-
ских нагрузок. Больший запас прочности необходим для динамических и уста-
лостных нагрузок [2].
125Воронежский научно-технический вестник № 1(27) март 2019 г.
Сцепление между плитами перекрытия (или иными видами перекрытия) и
Дельта-балками формируется скрепляющим действием бетона через отверстия
в боковых ребрах балок. Испытания статической нагрузкой доказали, что нор-
мативные значения взаимодействия выполняются. Заполнение бетоном осу-
ществляет функции стягивающего поперечного компонента в конечной кон-
струкции. Поперечная арматура показана на рисунке 2, арматура закреплена на
конце по всей длине нижней плиты балки. В случае применения, в качестве пе-
рекрытия, сборных многопустотных плит, расположение отверстий в боковых
ребрах Deltabeam подгоняется к швам между элементами пластин.
Предварительный выбор типа балки осуществляется с помощью про-
граммного обеспечения, позволяющего делать предварительные расчеты и гра-
фические построения, отражающие несущую способность конструкций. Высота
Deltabeam может быть от 185 мм до 500 мм. Максимальная длина от 12900 мм
до 13400 мм в зависимости от расчетных данных и используемого металла.
Наиболее экономичное использование Deltabeam для коротких пролетов, а мно-
гопустотных плит в направлении длинных пролетов.
Если используются рядовые балки в качестве угловых балок, то защита от
пожара свободной стороны обеспечивается бетоном, который заливается на ме-
сте в полость между балкой и несъемным металлическим листом.
Угловые балки Delta разработаны, как крайние балки, где вертикальная
сторона защищена от огня другими конструкциями, которые обычно требуют
отдельной защиты от огня. Необходимость в защите от пожара должна быть
определена в каждом конкретном случае. Ширина также определяется в каж-
дом конкретном случае. Высота полки Дельта-балки может быть изменена для
возможности опереть пустотные плиты или иной вид перекрытия меньшего по
высоте размера.
Соединения должны быть спроектированы таким образом, чтобы несущая
способность балки передавалась опорной конструкции (например, колонне,
стене или другой балке). Эта опорная конструкция, в свою очередь, должна
быть спроектирована так, чтобы выдерживать воздействующие силы балки.
Напряжение и крутящий момент во время установки должны быть приняты во
внимание при проектировании стыковых деталей и опорных конструкций.
Плита основания балки может быть уменьшена, скошена или иметь кон-
фигурацию арки на конце в соответствии с конструкцией соединительной дета-
ли согласно проекту и техническим характеристикам балки. Таким образом,
вид соединений будет эстетичным и завершенным.
Шов с поперечным зазором, включенный в соединительный элемент консо-
ли с облицовкой внутренней части балки, присоединен к ней так, чтобы оставался
126Воронежский научно-технический вестник № 1(27) март 2019 г.
зазор для движения после заливки. Продольный шов с зазором находится в полке
балки. Рабочие швы размещаются в каждом конкретном случае так, чтобы их
можно было принять во внимание при расчетах напряжений. Предпочтительно,
чтобы все прорезы и полости были выполнены на заводе. Автоматизированная
обработка балки выполняется газовой резкой или сверлением. Инженер-
конструктор делает отметки о полостях и швах в технических характеристиках.
Благодаря своей коробко-подобной конструкции, Deltabeam способны пере-
давать напряжения эксцентричной нагрузки обратно на колонну. Монтажная опо-
ра располагается на краю балки, в нагруженной зоне, поперек шва между ребром
и плитой основания балки. Опоры могут быть удалены только, когда осуществлен
монтаж пустотных плит, выполнено полное бетонирование балки и швов и вся
конструкция перекрытия затвердела. Если Deltabeam располагается в конце стены,
то балку обязательно следует подпереть до тех пор, пока бетон не схватится. Ко-
гда балка Deltabeam применяется для передачи нагрузки пола на балку стенного
типа, балка должна оставаться свободной от нагрузки пока установка заливка пе-
ресекаемого пола не закончена. Нельзя удалять установочные опоры, пока верх-
няя стена не способна к принятию всей нагрузки этажа.
Арматурные стержни, установленные внутри балок, действуют, как кон-
струкция несущая нагрузку в случае пожара. На стадии проектирования балка
рассчитывается в соответствии с оценкой класса пожаростойкости. Deltabeam
может иметь очень высокий класс пожаростойкости, вплоть до R120/R180.
Deltabeam защищены от ржавчины лакокрасочным покрытием или оцин-
кованы методом горячего цинкования, эти современные методы покрытия гаран-
тируют стойкость поверхностей во время транспортировки и установки. При
необходимости плита основания балки может быть оставлена незащищенной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Мурсалова, Д. Р. Усиление конструкций композитными материалами
[Электронный ресурс] // Молодежный научный форум : Технические и
математические науки : электр. сб. ст. по мат. XLI междунар. студ. науч.-
практ.конф. № 1(41). Режим доступа : URL : https://nauchforum.ru/arch-
ive/MNF_tech/1(41).pdf. – Загл. с экрана.
2 Увеличение скорости и эффективности бетонных работ ООО Peikko
[Электронный ресурс]. Режим доступа : http://www.peikko.ru. – Загл. с экрана.
3 Мазов, Е. П. Технология возведения жилых домов из монолитного
бетона [Текст] / Е. П. Мазов. – М. : ЦНИИПИ монолит, 1999.
127Вы также можете почитать
